V polovici dvadsiateho storočia najlepšie mysle ľudstva tvrdo pracovali na dvoch úlohách: vytvorení atómovej bomby a tiež tom, ako využiť energiu atómu na mierové účely. Objavili sa teda prvé jadrové elektrárne na svete. Aký je princíp prevádzky jadrových elektrární? A kde sú na svete najväčšie z týchto elektrární?
História a vlastnosti jadrovej energie
„Energia je hlavou všetkého“ - takto je možné preformulovať slávne príslovie vzhľadom na objektívnu realitu 21. storočia. S každým novým kolom technologického pokroku potrebuje ľudstvo čoraz viac. Energia „mierového atómu“ sa v súčasnosti aktívne využíva v hospodárstve a výrobe, a nielen v energetickom sektore.
Elektrická energia vyrábaná v tzv. Jadrových elektrárňach (princíp ich činnosti je veľmi jednoduchý) sa v priemysle, výskume vesmíru, medicíne a poľnohospodárstve často používa.
Jadrová energia je ťažký priemysel, ktorý získava teplo a elektrinu z kinetickej energie atómu.
Kedy sa objavili prvé jadrové elektrárne? Princíp fungovania takýchto elektrární sovietski vedci študovali už v 40. rokoch. Mimochodom, tiež vymysleli prvú atómovú bombu. Atóm bol teda „mierumilovný“ aj smrtiaci.
V roku 1948 I. V. Kurchatov vyzval sovietsku vládu, aby začala priamo pracovať na ťažbe atómovej energie. O dva roky neskôr sa v Sovietskom zväze (v meste Obninsk, Kaluga) začína výstavba prvej jadrovej elektrárne na planéte.
Princíp fungovania všetkých jadrových elektrární je podobný, ale vôbec nie je ťažké mu porozumieť. O tom sa bude diskutovať neskôr.
JE: princíp činnosti (foto a popis)
Základom práce ktorejkoľvek jadrovej elektrárne je silná reakcia, ktorá sa vyskytuje počas štiepenia atómového jadra. Najčastejšie sú do tohto procesu zapojené atómy uránu-235 alebo plutónium. Jadro atómov je rozdelené neutrónom, ktorý do nich vstupuje zvonka. V tomto prípade sa objavia nové neutróny, ako aj fragmenty štiepenia, ktoré majú enormnú kinetickú energiu. Práve táto energia je hlavným a kľúčovým produktom každej jadrovej elektrárne.
Takže môžete opísať princíp činnosti JE. Na nasledujúcej fotografii môžete vidieť, ako to vyzerá zvnútra.
Rozlišujú sa tri hlavné typy jadrových reaktorov:
- vysokovýkonný kanálový reaktor (skrátene - RBMK);
- reaktor voda-voda (VVER);
- rýchly neutrónový reaktor (BN).
Osobitne stojí za to opísať princíp prevádzky jadrových elektrární ako celku. Ako to bude fungovať, budeme diskutovať v nasledujúcom článku.
Princíp činnosti jadrových elektrární (schéma)
Jadrová elektráreň funguje za určitých podmienok a v presne stanovených režimoch. Štruktúra jadrovej elektrárne zahŕňa okrem jadrového reaktora (jedného alebo viacerých) aj ďalšie systémy, špeciálne zariadenia a vysokokvalifikovaný personál. Aký je princíp prevádzky jadrových elektrární? Dá sa stručne opísať nasledovne.
Hlavným prvkom každej jadrovej elektrárne je jadrový reaktor, v ktorom prebiehajú všetky hlavné procesy. V predchádzajúcej časti sme písali o tom, čo sa deje v reaktore. Do tohto obrovského kotla sa privádza jadrové palivo (najčastejšie urán) vo forme malých čiernych tabliet.
Energia uvoľnená počas reakcií, ktoré prebiehajú v jadrovom reaktore, sa premieňa na teplo a prenáša sa do chladiva (zvyčajne vody). Je potrebné poznamenať, že chladivo v tomto procese dostáva určitú dávku žiarenia.
Ďalej sa teplo z chladiacej kvapaliny prenáša na obyčajnú vodu (pomocou špeciálnych zariadení - výmenníkov tepla), ktorá sa následne varí. Vodná para, ktorá sa v tomto prípade vytvára, rotuje turbínou. K nim je pripojený generátor, ktorý vytvára elektrickú energiu.
Podľa princípu prevádzky jadrovej elektrárne je to teda rovnaká tepelná elektráreň. Jediný rozdiel spočíva v tom, ako sa tvorí para.
Geografia jadrovej energie
Prvých päť krajín vyrábajúcich jadrovú energiu je:
- US.
- France.
- Japan.
- Rusko.
- Južná Kórea
Spojené štáty americké zároveň vyrábajú približne 864 miliárd kWh ročne a produkujú až 20% svetovej elektrickej energie.
Celkovo 31 štátov prevádzkuje jadrové elektrárne na svete. Zo všetkých kontinentov planéty sú iba dva (Antarktída a Austrália) úplne bez jadrovej energie.
Doteraz na svete pôsobí 388 jadrových reaktorov. Je pravda, že 45 z nich nevyrábala elektrinu rok a pol. Väčšina jadrových reaktorov sa nachádza v Japonsku a Spojených štátoch. Ich úplná geografia je uvedená na nasledujúcej mape. Krajiny s prevádzkovanými jadrovými reaktormi sú označené zelenou farbou, je uvedený ich celkový počet v konkrétnom štáte.
Vývoj jadrovej energie v rôznych krajinách
Vo všeobecnosti od roku 2014 došlo k všeobecnému poklesu rozvoja jadrovej energie. Tri krajiny sú lídrami vo výstavbe nových jadrových reaktorov: sú to Rusko, India a Čína. Okrem toho niektoré štáty, ktoré nemajú jadrové elektrárne, ich plánujú v blízkej budúcnosti vybudovať. Medzi ne patrí Kazachstan, Mongolsko, Indonézia, Saudská Arábia a niekoľko krajín v severnej Afrike.
Na druhej strane sa niekoľko štátov pustilo do postupného znižovania počtu jadrových elektrární. Medzi ne patrí Nemecko, Belgicko a Švajčiarsko. A v niektorých krajinách (Taliansko, Rakúsko, Dánsko, Uruguaj) je na legislatívnej úrovni jadrová energia zakázaná.
Hlavné problémy jadrovej energie
Rozvoj jadrovej energie má jeden významný environmentálny problém. Ide o tzv. Tepelné znečistenie životného prostredia. Podľa mnohých odborníkov teda jadrové elektrárne emitujú viac tepla ako tepelné elektrárne s rovnakou kapacitou. Tepelné znečistenie vody je obzvlášť nebezpečné, čo narúša prirodzené životné podmienky biologických organizmov a vedie k smrti mnohých druhov rýb.
Ďalšia naliehavá otázka týkajúca sa jadrovej energie sa týka jadrovej bezpečnosti vo všeobecnosti. Po prvýkrát v Černobyle v roku 1986 ľudstvo vážne uvažovalo o tomto probléme. Princíp činnosti Černobyľskej elektrárne sa príliš nelíšil od princípu činnosti ostatných jadrových elektrární. To ju však nezachránilo pred závažnou a vážnou nehodou, ktorá mala veľmi vážne následky pre celú východnú Európu.
Okrem toho sa nebezpečenstvo jadrovej energie neobmedzuje iba na možné technologické havárie. Pri likvidácii jadrového odpadu teda vznikajú veľké problémy.
Výhody jadrovej energie
Navrhovatelia rozvoja jadrovej energie napriek tomu hovoria o jasných výhodách prevádzky jadrových elektrární. Svetová jadrová asociácia preto nedávno uverejnila svoju správu s veľmi zaujímavými údajmi. Podľa neho je počet ľudských obetí sprevádzajúcich výrobu jedného gigawattu elektriny v jadrových elektrárňach 43-krát nižší ako v tradičných tepelných elektrárňach.
Existujú ďalšie rovnako dôležité výhody. Ide o:
- nízke náklady na výrobu elektrickej energie;
- environmentálna čistota jadrovej energie (s výnimkou tepelného znečistenia vody);
- nedostatok prísneho geografického odkazu jadrových elektrární na veľké zdroje paliva.
